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一項關鍵技術的攻關之路
2024-06-24 09:17:37來源:人民日報責編:韓東林

  前不久,在一場商務論壇上,一齣別開生面的京劇表演和一段氣勢豪邁的阿拉伯劍舞,贏得滿堂喝彩。這些動作靈活的舞者,是一群人形機器人。來自中國達闥機器人股份有限公司(以下簡稱“達闥”)的機器人能以鋼鐵肢體展現出流暢動作,離不開柔性關節技術的突破。

  攻克柔性關節技術,機器人動作精準流暢

  儘管對機器人的開發已超過半個世紀,但在遞一杯水、喂一口飯這樣的基本人類活動上,機器人的動作仍顯緩慢、笨拙。讓機器像人一樣活動,是世界上不少機器人公司的目標。其中,機器人關節的運動是技術難點。

  “無論是在上班路上還是在健身房裏,我們觀察人們的肩膀和胳膊,琢磨關節的結構力線。為突破瓶頸,公司的研發人員全身心地投入其中。”達闥創始人黃曉慶回憶,公司2015年成立後,在智慧機器人硬體研發方面,首個目標就是攻克柔性關節技術。

  達闥研發人員張榮榮説:“以手為例,手上的關節最為集中,也最難倣造。人的隨機動作,需要眾多關節協同完成,需要複雜而精密的自動化控制。”

  公司研發人員發現,人體關節在落地時具有很強的韌性特徵。實現柔性,是否可以模擬膝關節、踝關節那些柔軟區間?沿著這個思路,研發人員認為要實現生物關節特性,需要有可變剛度的串聯彈性驅動關節。

  這是一個“顛覆式”的思路,使用傳統方法設計的架構難以實現。

  黃曉慶從智慧手機研發的經歷中獲得了靈感。智慧手機晶片和螢幕在運用中快速迭代,關節部件是否也可以在不斷智慧迭代優化中變得越來越輕巧可用?沿著這個思路,研發團隊將原本獨立的元器件集成,體積縮小到傳統伺服系統的1/10,像當年晶片集成在一塊電路板上一樣。

  通信、計算、傳感等技術被引入進來,電子硬體、嵌套軟體和智慧演算法等被綜合運用於其中。機器人一個簡單的動作背後,蘊藏了感知、決策、執行的綜合能力。經過不懈探索和試驗,在多柔性關節智慧協同之下,達闥生産的機器人動作越來越精準流暢。

  把機器人“大腦”放在雲端,提供更強大性能算力

  2023年世界人工智能大會上,達闥結合多項人工智能技術的具身機器人“小姜”亮相,34個智慧柔性關節實現更流暢的傳感、運算和決策反應。它可以跟隨音樂靈活起舞,也能完成高難度的穿針引線。

  達闥北京總部的展臺上擺滿了充滿機械感的關節,通過機器人的“骨架”,清晰可見倣生的肩、頸、肘、腕……黃曉慶介紹,團隊在智慧柔性關節領域不斷鑽研,通過將電機、驅動器,以及編碼器整合到一起,並不斷優化電機與演算法,配合機器人“大腦”,一步步拓展更豐富的功能和應用場景。

  智慧柔性關節讓服務機器人在各類場景裏更加實用,而把它們的“大腦”放在雲端,讓關鍵數據處理和智慧運算分佈式部署,能提供更強大的性能算力,更便於智慧升級。

  製造業基礎給予有力支撐,新的生態鏈産業鏈正在培育

  製造業的支撐,讓達闥的新技術快速産業化。依靠國內較為成熟的製造業基礎,公司需要的更輕巧的電機很快被生産出來。成熟的精密製造産業,幫助公司提升了電機的穩定性,達到更高輸出功率。

  達闥智慧機器人産業基地投産不到3年,已有超過100家機器人公司、科研院所用上了公司生産的各類機器人。通過智慧柔性關節規模化整機生産,這種機器人關鍵零件的成本已大大降低,2023年産能達40萬台套。

  新的生態鏈、産業鏈正在培育,目前已有數百家醫療企業、科研機構和機器人廠商使用達闥的標準化模組。達闥聯合創始人楊光華説,僅靠自身的創新能力和場景開發,後勁是有限的,必須協同“夥伴力量”構建更完備的創新體系。數據顯示,目前公司已有超過300個應用合作夥伴、100家設備合作夥伴,開放超過3000個機器人技能模型,創造超過3500個數字孿生地圖。

  目前,達闥柔性機器人已廣泛應用到一線的機械製造加工、航空航天、醫療等領域。製造業、民生應用場景的先行先試,將推動機器人關鍵技術不斷突破。

  和達闥一樣,國內不少公司正在深耕人形機器人研發,頻頻帶來驚喜。隨著人工智能技術的不斷發展,人形機器人産業有望達到萬億元級的市場規模。

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